微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波測(cè)試領(lǐng)域，特別是指一種基于金屬諧振腔技術(shù)的微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，航空航天、通信和信息技術(shù)等高科技領(lǐng)域?qū)ι漕l微波元器件的要求越來(lái)越高，使得射頻微波材料在這些領(lǐng)域也越來(lái)越重要。在應(yīng)用各種射頻微波材料時(shí)，必須首先通過(guò)測(cè)試來(lái)了解其微波頻率下的復(fù)介電常數(shù)，也就是其相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切兩個(gè)參數(shù)。在各種射頻微波器件中，多層天線、濾波器等多層微波器件、微波與毫米波集成電路基板等大量應(yīng)用射頻微波介質(zhì)材料的領(lǐng)域，其研究和設(shè)計(jì)都需要準(zhǔn)確的材料復(fù)介電參數(shù)，對(duì)與中低損耗材料而言，其復(fù)介電常數(shù)的測(cè)量尤為重要。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外可以用來(lái)測(cè)量微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的主要方法有:諧振法、傳輸法、傳輸線終端法、自由空間法等，其中諧振法是電介質(zhì)材料介電參數(shù)測(cè)量使用最為普遍的方法，其測(cè)量準(zhǔn)確度也是最高的。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)測(cè)量裝置進(jìn)行調(diào)研，目前基于金屬諧振腔技術(shù)的測(cè)量裝置主要有兩種成型方案:
[0004]方案一:根據(jù)IEC 62562-2010研制的相關(guān)測(cè)量裝置，該裝置是兩部分諧振腔呈豎直方向放置，其中下半部分諧振腔固定，上半部分諧振腔則固定在一塊可上下移動(dòng)的金屬板上，金屬板則通過(guò)直立的四根立柱支撐并實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。但經(jīng)過(guò)多次使用后容易出現(xiàn)水平或豎直方向的偏差，即固定諧振腔部分與可動(dòng)諧振腔部分之間產(chǎn)生相對(duì)位移偏差，且該偏差無(wú)法進(jìn)行簡(jiǎn)單修正，增加檢測(cè)難度，而且諧振腔為單一的腔體，只能用于單一頻段(如TE011諧振頻率為1GHz)的材料復(fù)介電常數(shù)測(cè)量。
[0005]方案二:Agilent公司提供一種類(lèi)似的測(cè)量裝置(85072A)，該裝置是兩部分諧振腔呈水平方向放置，其中左半部分諧振腔固定，右半部分諧振腔可實(shí)現(xiàn)左右開(kāi)合移動(dòng)。該方案雖然客服了“方案一”的部分缺點(diǎn)，如固定諧振腔部分的固定端部通過(guò)垂直于諧振腔軸向的導(dǎo)軌，實(shí)現(xiàn)了諧振腔在軸向的調(diào)節(jié)。但該裝置只能實(shí)現(xiàn)垂直于諧振腔軸向的水平雙方向的位置微調(diào)，而豎直方向上難以調(diào)節(jié)；而且布局擁擠，使用不便；諧振腔的旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)在邊緣，容易造成轉(zhuǎn)動(dòng)位置偏差；該裝置也為單一的腔體，只能用于10GHZ(TEQ1Jg振頻率)以下的材料復(fù)介電常數(shù)測(cè)量。
[0006]因此，有必要提供一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)豎直方向、水平方向調(diào)節(jié)，易于操作并能夠進(jìn)行多頻段的材料復(fù)介電常數(shù)測(cè)量的測(cè)量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)豎直方向、水平方向調(diào)節(jié)，易于操作并能夠進(jìn)行多頻段的材料復(fù)介電常數(shù)測(cè)量的微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量裝置。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下:
[0009]—方面，提供一種微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量裝置，包括底座，所述底座上設(shè)置有固定支架和可調(diào)支架，所述固定支架上安裝有可拆卸的第一金屬諧振腔，所述可調(diào)支架上安裝有可拆卸的第二金屬諧振腔，所述第一金屬諧振腔和第二金屬諧振腔相對(duì)設(shè)置，其中:
[0010]所述固定支架包括所述固定支架主體，所述固定支架主體下端安裝在所述底座上，所述固定支架主體的內(nèi)側(cè)設(shè)置有沿豎向延伸的凹形槽，所述凹形槽內(nèi)設(shè)置有滑動(dòng)基座，所述滑動(dòng)基座上設(shè)置有所述第一金屬諧振腔，所述凹形槽的上部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述滑動(dòng)基座的豎向位置的位置調(diào)節(jié)螺栓，所述固定支架主體的外側(cè)設(shè)置有用于固定所述滑動(dòng)基座的豎向位置的定位緊固螺栓；
[0011]所述可調(diào)支架包括軸向滑動(dòng)支架和用于調(diào)節(jié)所述軸向滑動(dòng)支架的軸向位置的軸向位置調(diào)節(jié)裝置，所述底座上設(shè)置有與所述軸向滑動(dòng)支架相配合的滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述軸向滑動(dòng)支架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有所述第二金屬諧振腔。
[0012]進(jìn)一步地，所述固定支架主體的外側(cè)與所述滑動(dòng)基座的四角相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有用于對(duì)所述滑動(dòng)基座垂直軸向的各方向進(jìn)行角度調(diào)節(jié)的平衡調(diào)節(jié)螺栓，所述平衡調(diào)節(jié)螺栓上套設(shè)有彈簧，所述凹形槽為T(mén)形槽或燕尾槽。
[0013]進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)基座上設(shè)置有用于可拆卸的安裝所述第一金屬諧振腔的第一諧振腔基座。
[0014]進(jìn)一步地，所述軸向滑動(dòng)支架上設(shè)置有用于可拆卸的安裝所述第二金屬諧振腔的第二諧振腔基座。
[0015]進(jìn)一步地，所述軸向滑動(dòng)支架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有沿垂直軸向的水平方向延伸的凹槽，所述第二諧振腔基座設(shè)置在所述凹槽內(nèi)，所述凹槽的兩端設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述第二諧振腔基座的沿垂直軸向的水平方向位置的位置調(diào)節(jié)螺栓和用于固定所述第二諧振腔基座的水平方向位置的定位緊固螺栓，所述凹槽為T(mén)形槽或燕尾槽。
[0016]優(yōu)選地，所述軸向位置調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在所述底座上的測(cè)微器固定架和固定在所述測(cè)微器固定架上的螺旋測(cè)微器，所述螺旋測(cè)微器的末端設(shè)置有頂球，所述螺旋測(cè)微器通過(guò)所述頂球推動(dòng)所述軸向滑動(dòng)支架。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一金屬諧振腔和第二金屬諧振腔上均設(shè)置有用于控制探針伸入諧振腔的長(zhǎng)度的配套探針微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述配套探針微調(diào)機(jī)構(gòu)采用渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所述配套探針微調(diào)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有用于安裝探針電纜的電纜槽，所述電纜槽上蓋設(shè)有電纜蓋板。
[0018]優(yōu)選地，所述第一金屬諧振腔和第二金屬諧振腔的底面四角設(shè)置有用于固定的螺孔，對(duì)角位置設(shè)置有一對(duì)定位銷(xiāo)釘孔。
[0019]優(yōu)選地，所述底座的四周設(shè)置有用于安裝地腳的螺孔，所述底座的中心線處開(kāi)設(shè)有用于安裝所述滑動(dòng)導(dǎo)軌的若干長(zhǎng)圓形通孔，所述長(zhǎng)圓形通孔之間間隔有定位銷(xiāo)釘孔，所述底座設(shè)置有用于定位所述固定支架的定位銷(xiāo)孔。
[0020]另一方面，提供一種微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量系統(tǒng)，包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接有上述的微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量裝置。
[0021]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]I)本發(fā)明的微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量裝置，可以實(shí)現(xiàn)固定端諧振腔和可移動(dòng)端諧振腔豎直方向、水平軸向的位置微調(diào)；
[0023]2)本發(fā)明的金屬諧振腔易于拆卸，可以安裝腔體部分尺寸不同的多組金屬諧振腔，實(shí)現(xiàn)多頻段的材料復(fù)介電常數(shù)測(cè)量；
[0024]3)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)易，易于操作。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的多頻段測(cè)量裝置的組成示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的多頻段測(cè)量裝置的無(wú)蓋板時(shí)固定支架的俯視圖；
[0027]圖3為本發(fā)明的多頻段測(cè)量裝置的固定支架的側(cè)視圖；
[0028]圖4為本發(fā)明的多頻段測(cè)量裝置的無(wú)蓋板時(shí)軸向滑動(dòng)支架的側(cè)視圖；
[0029]圖5為本發(fā)明的多頻段測(cè)量裝置的可調(diào)支架的側(cè)視圖；
[0030]圖6為本發(fā)明的多頻段測(cè)量裝置的金屬諧振腔的立體圖；
[0031]圖7為本發(fā)明的多頻段測(cè)量裝置的配套探針微調(diào)機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033]—方面，本發(fā)明提供一種微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量裝置，如圖1所示，包括底座1，底座I上設(shè)置有固定支架2和可調(diào)支架3，固定支架2上安裝有可拆卸的第一金屬諧振腔4，可調(diào)支架3上安裝有可拆卸的第二金屬諧振腔5，第一金屬諧振腔4和第二金屬諧振腔5相對(duì)設(shè)置，其中:
[0034]固定支架2包括固定支架主體201，固定支架主體201下端安裝在底座I上，固定支架主體201的內(nèi)側(cè)設(shè)置有沿豎向延伸的凹形槽202 (如圖2所示)，凹形槽202 (如圖2所示)內(nèi)設(shè)置有滑動(dòng)基座15，滑動(dòng)基座15上設(shè)置有第一金屬諧振腔4，凹形槽202的上部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)滑動(dòng)基座15的豎向位置的位置調(diào)節(jié)螺栓9，固定支架主體201的外側(cè)設(shè)置有用于固定滑動(dòng)基座15的豎向位置的定位緊固螺栓11 ;
[0035]可調(diào)支架3包括軸向滑動(dòng)支架301和用于調(diào)節(jié)軸向滑動(dòng)支架301的軸向位置的軸向位置調(diào)節(jié)裝置302，底座I上設(shè)置有與軸向滑動(dòng)支架301相配合的滑動(dòng)導(dǎo)軌21 (如圖4所示)，軸向滑動(dòng)支架301的內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二金屬諧振腔5。
[0036]位置調(diào)節(jié)螺栓9可以通過(guò)對(duì)滑動(dòng)基座15進(jìn)行豎直方向的高度調(diào)節(jié)，使滑動(dòng)基座可以上下移動(dòng)，滑動(dòng)基座上可以設(shè)置螺紋孔，位置調(diào)節(jié)螺栓9通過(guò)擰緊或擰松調(diào)節(jié)滑動(dòng)基座的豎直方向位置，也可以不在滑動(dòng)基座上設(shè)置孔，在凹形槽202的底部可以安裝彈性裝置(如彈簧等其它彈性材料)，位置調(diào)節(jié)螺栓9通過(guò)擰緊或擰松調(diào)節(jié)滑動(dòng)基座的豎直方向位置；軸向滑動(dòng)支架的滑動(dòng)導(dǎo)軌可以安裝在底座上，也可以設(shè)置在底座內(nèi)(以“T”型滑槽進(jìn)行設(shè)置)；軸向滑動(dòng)支架在水平軸向滑動(dòng)時(shí)，需要調(diào)節(jié)和固定，上述調(diào)節(jié)裝置可以在水平軸向的位置調(diào)整后，通過(guò)螺栓緊固到滑軌上；本發(fā)明中指的軸向是兩個(gè)金屬諧振腔對(duì)齊后中心軸連接的方向(即水平面的左右方向)。
[0037]在復(fù)介電常數(shù)測(cè)試時(shí)，將被測(cè)樣品置于第一、第二金屬諧振腔之間，調(diào)節(jié)固定支架上滑動(dòng)基座(即固定端諧振腔)豎直方向的位置、可調(diào)支架(即可移動(dòng)端諧振腔)水平軸向的位置，通過(guò)豎直方向、水平軸向的微調(diào)使第一、第二金屬諧振腔緊密夾持被測(cè)樣品進(jìn)行測(cè)量；豎直方向固定后，可以通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)支架(即可移動(dòng)端諧振腔)水平軸向的位置更換被測(cè)樣品進(jìn)行測(cè)量。
[0038]本發(fā)明的微波介質(zhì)材料的復(fù)介電常數(shù)的多頻段測(cè)量裝置，可以實(shí)現(xiàn)固定端諧振腔和可移動(dòng)端諧振腔豎直方向、水平軸向的位置微調(diào)；本發(fā)明的金屬諧振腔易于拆卸，可以安裝腔體部分尺寸不同的多組金屬諧振腔，實(shí)現(xiàn)多頻段的材料復(fù)介電常數(shù)測(cè)量；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)易，易于操作。
[0039]進(jìn)一步地，如圖2、圖3所示，固定支架主體201的外側(cè)與滑動(dòng)基座15的四角相對(duì)應(yīng)的位置可以設(shè)置有用于對(duì)滑動(dòng)基座15垂直軸向的各方向進(jìn)行角度調(diào)節(jié)的平衡調(diào)節(jié)螺栓13，平衡調(diào)節(jié)螺栓13上套設(shè)有彈簧14，凹形槽202為T(mén)形槽或燕尾槽。
[0040]滑動(dòng)基座和固定支架主體之間有一定的空隙，滑動(dòng)基座上設(shè)置為螺紋孔，通過(guò)緊固上端兩個(gè)平衡調(diào)節(jié)螺栓，可以使滑動(dòng)基座稍微“抬頭”，即在上端兩個(gè)平衡調(diào)節(jié)螺栓的過(guò)程中，由于彈簧的作用，使滑動(dòng)基座的上端被拉緊而靠近固定支架主體，而滑動(dòng)基座的下端則張開(kāi)而遠(yuǎn)離固定支架主體，從而調(diào)節(jié)垂直軸向的各方向的角度調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)四個(gè)平衡螺栓的緊固程度，從而對(duì)諧振腔進(jìn)行多方位的角度調(diào)節(jié)，保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。
[0041]作為